[发明专利]逆光电化学电池

权利要求书

1.逆光电化学电池，其特征在于：其结构与现有技术的PEC电池相似，但其工作原理却与现有技术的PEC电池相反；主要由p型半导体、n型半导体、对电极、电解液以及外电路组成；其中p型半导体为光阳极，n型半导体为光阴极；工作时，将p型半导体光阳极施加正向电压，即将p型半导体光阳极与外电源的正极相连，将n型半导体光阴极施加负向电压，即将n型半导体光阴极与外电源的负极相连；我们将这种电池命名为逆光电化学电池。

2.如权利要求1所述的逆光电化学电池，其特征在于：所述电池中阳极和阴极的组合包括：p型半导体光阳极和对电极阴极组合、n型半导体光阴极和对电极阳极组合、p型半导体光阳极和n型半导体光阴极组合。

3.如权利要求1或2所述的逆光电化学电池，其特征在于：所述p型半导体光阳极为施加正向电压的具有光电响应能力的p型半导体材料光阳极，此电极处发生阳极反应，即氧化反应。

4.如权利要求1或2所述的逆光电化学电池，其特征在于：所述p型半导体光阳极包括p型氧化铜，p型磷化镓，p型铜铟硒，p型氧化亚铜，p型硅。

5.如权利要求1或2所述的逆光电化学电池，其特征在于：所述n型半导体光阴极为施加反向电压的具有光电响应能力的n型半导体材料光阴极，此电极处发生阴极反应，即还原反应。

6.如权利要求1或2所述的逆光电化学电池，其特征在于：所述n型半导体光阴极包括n型硅，n型氧化钛，n型氧化锌，n型氧化铁，n型氧化钨，n型砷化镓。

7.如权利要求1或2所述的逆光电化学电池，其特征在于：所述对电极为导电材料电极，包括金属电极、碳电极。

8.如权利要求1所述的逆光电化学电池，其特征在于：工作过程为：与传统光电化学电池的工作过程、原理相反，逆光电化学电池工作时，将p型半导体光阳极施加正向电压，即将p型半导体光阳极与外电源的正极相连，使电解液中的电子向电极移动，在电极与电解液界面处发生氧化反应，产生氧气；在光照下，p型半导体的费米能级向下降低，产生光电压，此光电压的值我们称为Vp，即当向p型半导体光阳极施加正向电压使得阳极和阴极达到一定的电压差，光照下比暗态下可以少施加Vp的电压；同理，将n型半导体光阴极施加负向电压，即将n型半导体光阴极与外电源的负极相连，使电极中的电子向电解液移动，在电极与电解液界面处发生还原反应，产生氢气；在光照下，n型半导体的费米能级向上提升，产生光电压，此光电压的值我们称为Vn，即当向n型半导体光阳极施加负向电压使得阳极和阴极达到一定的电压差，光照下比暗态下可以少施加Vn的电压；当电池中阳极为p型半导体光阳极而阴极为n型半导体光阴极时，光照下少施加的电压可达（Vn+Vp）V。